基于衍射/反射光束整形系统的高密度泵浦源

利用二元光学元件微型化和对波面进行任意整形的特点,将二元光学衍射器件用于高功率激光二极管阵列光束的快、慢轴准直,并结合空心导管设计一种衍射/反射混合型光束整形系统,用于实现高密度、高均匀性LD泵浦源.应用时域有限差分法(FDTD)的严格矢量分析表明:所设计的二元光学准直器性能优良,准直后光束发散角在误差范围内接近衍射极限,慢轴方向衍射效率为82.21%,快轴方向为75.76%.模拟设计的结果表明:采用这种衍射/反射光束整形技术的高密度泵浦源能获得高功率密度和高均匀性的抽运光束,在空心导管出射端面附近光强起伏RMS<1%,并且在光束的准直性能和系统紧凑性方面优于传统整形方法.     

输入光束光斑半径变化对BOE整形环的影响

在已设计的16阶用于将He-Ne基模高斯光束转换为厚环形光束二元光学元件基础上,模拟计算了输入光束光斑半径变化对所设计的二元光学元件整形环效果的影响,模拟结果显示,当光斑半径偏离设计值在±50μm范围内,环上均匀性的均方误差不超出设计值的5%.同时,给出了输入光斑半径为1.745mm时的实验结果及660nm半导体激光实验结果.     

小孔径高斯光束整形元件的优化设计

高斯光束整形一直是二元光学研究领域中十分活跃的课题，虽然国内外学者对二元光学元件（BOE）的设计方法、优化算法以及整形光斑的形状等进行了广泛的研究和探讨，但都没有对输出光斑的尺寸进行讨论．本文是在考虑使输出光斑尺寸尽量小的前提下，对通过傅里叶变换系统将圆对称的高斯光束变换成均匀平顶光束的二元光学元件进行优化设计的，并根据测不准关系对光斑所能压缩的尺寸极限进行了初步探讨．光束的整形是将某一输入平面上光束的复振幅分布经光学系统变换为输出平面上符合要求的光束复振幅分布．本文采用的博里叶交换系统仅由一位…     

采用混合遗传—模拟退火算法对DOE的直接设计

本文提出采用混合遗传－模拟退火算法直接设计二元衍射光学元件（DOE）的方法,并分别以高斯基模光束整形为平顶光束和高斯模光束分裂成等强两束高斯基模光束为例进行了模拟计算,结果显示在DOE台阶数较低的情况下此方法精度也比较高。     

整形二元光学元件衍射效率的研究

设计了用于将He-Ne激光基模光束整形为环形光强分布的光束二元光学元件;并进行了实验分析,在实验中,主要改变输出面距BOE的距离L,测得输出面的衍射效率,并与数值计算相比对.     

整形二元光学元件衍射效率的研究

设计了用于将He-Ne激光基模光束整形为环形光强分布的光束二元光学元件;并进行了实验分析,在实验中,主要改变输出面距BOE的距离L,测得输出面的衍射效率,并与数值计算相比对.     

基于改进GS算法的衍射光学光束整形元件的设计

利用不动点迭代法解非线性方程以加速迭代过程的思想对GS算法进行了改进,用改进的GS算法设计了将高斯光束整形为两束圆形光束的16台阶衍射光学元件.模拟结果表明,相对于GS算法,用改进的算法设计出的衍射光学光束整形元件,均方误差(SSE)减少了33.05%,拟和系数(η)提高了0.68%,优化了整形光束的性能质量;同时该算法能减小GS算法对迭代初值的依赖性,促使GS算法跳出陷入局部最优解的困境.     

用于激光雷达光束整形的二元光学元件的设计和研究

介绍了几何追迹法和GS算法的原理，并用这两种方法设计了二元光学元件，把激光雷达输出的基横模高斯光束整形为均匀圆光束，用MATLAB程序模拟了整形效果，结果表明设计很好，满足光束整形的要求。     

高斯光束转换成厚环形光束的二元光学元件的研究

本文采用杨－顾相位恢复算法数值模拟设计了用于氦氖激光基模光束转化成厚环形输出的二元光学元件，计算了衍射效率，并进行了刻蚀深度误差模拟。结果表明二元光学元件在１６阶量化后仍能基本达到设计要求。     

提高激光束整形质量的新方法

从设计优化算法和拟合方法两方面,研究了提高二元光学元件(BOE)激光束整形性能的方法。利用盖师贝格-萨克斯通(GS)算法和平滑修正法相结合的混合算法以及改进的平滑修正法,在保持顶部均匀性的前提下提高了能量转换效率,在极坐标下得到了高质量的均匀圆光束和空心环形光束输出。研究了元件半径、采样点数和初始半径与拟合精度之间的关系。在Zemax中得到了合理的BOE相位结构,输出光束满足设计要求。     

二元衍射光学

文章综述了二元光学与衍射光学的发展历史、研究现状以及广泛的应用价值和前景。它研究的物理内容分为两个方面，即用光学的标量衍射理论去研究和设计二元衍射器件与光学电磁矢量衍射的基础研究。在众多采用标量衍射和设计方法中，重点叙述了Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｏｎ算法和模拟退火算法，同时，简洁地介绍了掩制备－光刻－离子蚀刻－复制－套研制二元衍射器件的技术流程。最后，以较多篇幅介绍二元衍射光学在激光波面校正、相干合成、微透镜阵列、红外系统、光雷达、光通信与光计算等方面的应用。     

针对联合变换相关器加密系统的光学唯密文攻击系统

针对混合输入输出(HIO)等数值攻击算法攻击联合变换相关器(JTC)加密系统运行时间长、攻击效率低的问题,设计了一种基于光路迭代的光学唯密文攻击系统。该系统充分利用了光学系统高速并行处理的特点,通过光束在光学系统中的光学傅里叶变换取代在计算机上的数字傅里叶变换,显著缩短了攻击算法的运行时间,有效提高了对JTC加密系统的攻击效率。仿真结果表明,相较于HIO攻击算法,在迭代次数相同的条件下,基于光路迭代的光学唯密文攻击系统有效减少了算法的运行时间,显著提高了对JTC加密系统的攻击效率。     

应用于准分子激光波面整形的二元光学元件的设计

设计了一种应用于KrF准分子激光波面整形的二元光学元件(BOE),实现了将波面整形变换为巴特沃斯(Butternorth)分布。采用盖师贝格-撒克斯通(Gerchberg-Saxton,GS)算法实现优化设计,使用MATLAB软件模拟入射和出射光场。通过对比迭代次数分别为10、100和1000次的模拟结果,研究盖师贝格-撒克斯通算法中迭代次数对整形效果的影响。模拟出迭代次数为106次的整形结果,并且得到二元光学元件的相位分布。模拟结果表明,出射光场呈巴特沃斯分布,实现了波面整形,矩形光斑能量占总能量的75.62%,能量的利用率较高,其均匀性的均方根(RMS)误差为0.1394%。     

Design of Diffractive Optical Elements Used for Beam Shaping in the Fresnel Domain

In the Fresnel transform domain,an effective improvement to the conventional interative algorthm for designing the diffractive optical elements (DOEs)used for spatial beam shaping has been proposed.The algorithm can successfully achieve to design DOEs for beam shaping.Compared with conventinal algorithm,this algorithm can provide faster convergence,more powerful ability to overcome local minimum problem and better shaping quality.By computer simulation,the result has shown that the DOEs designed by this algorithm has snch advantages as high uniformity at the main lobe,low profile error and steep edge.     

GS算法设计计算机光学元件的一种改进

通过间断地进行相位替换,在GS算法的基础上提出了一种改进算法.用改进的算法对计算机光学元件(COE)进行了设计.计算结果表明,相对于GS算法,改进的算法对初始值的选取更不敏感,能在更广泛的解空间内搜寻更优的解,具有更高的收敛效率.     

YG算法设计衍射光学光束整形器件的两种改进

对YG算法进行了两种改进 :ST改进和ST 输入输出联合改进 ,数学证明了这两种改进的有效性 ,并完成了衍射光学光束整形器件的设计。结果表明 ,这两种改进使得算法对初始值不敏感 ,获得了更好的整形性能 ,具有更高的收敛效率。而且 ,ST 输入输出联合改进的使用可以缓解光束整形中不同性能参数间的矛盾。     

用激光直写制作光束整形元件的实验研究

利用迭代傅里叶算法优化得到了特定衍射图样的位相结构,分析讨论了采用单光束激光直写系统进行逐点光刻制作2个台阶二元光学元件位相掩模的基本原理,并给出了实验结果和实验误差分析,从而为发展一种制作周期短、成本低,且无对准误差的二元光学元件的制作方法提供了一种可能。     

复合型二元光学器件补偿色散和相位畸变研究

复合型二元光学器件作为一种新型色散和相位补偿元件,由于其色散的特殊性,在超强超短脉冲激光的色散和波前补偿中具有特殊的意义。提出并研究了利用复合型二元光学器件同时补偿全钕玻璃啁啾脉冲放大(CPA)系统中的色散和相位畸变,并利用光线追迹的方法对二元光学器件模拟了设计和补偿效果。在实验中,利用二元光学器件将100 fs的光束补偿至30 fs左右。实验结果验证了此方法的可行性。     

衍射光学器件精细化设计及光强失真机理

基于基尔霍夫标量衍射理论,详细分析了输入、输出平面及变换函数抽样间距的选取原则.系统建立了衍射光学器件精细化设计的抽样理论,深入研究了输出图样在非抽样点上的光强失真机理.在定义衍射光学器件光能利用率、顶部不均匀性等性能评价参数的基础上,以盖师贝格-撒克斯通(GS)算法设计一维光束整形器件为例,探讨了输出图样在非抽样点上的光强失真和输出平面抽样间距间的关系,通过模拟计算验证了精细化设计时输入与输出平面抽样理论的有效性.